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                变频技术在风机上的应用

                变频技术;风机;调速;节能;经济效益 
                  引言 
                  变频调速技术以改变交流电动机的电源频率来改变电动机的速度,是一项较成熟的♂高科技成果。所采用的变频器是一种较为理想的高效调速装↑置,具有体积小、重量轻、安装操作简ζ 便、调整范≡围平滑、节电效果好等优点,正逐步取代原有的机械调速、串级调速、直流调速等装置,具有广阔的〓应用前景。 
                  1.变频器简介 
                  变频器:是把工频电源变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变『速运行的设备。 
                  我们在使用的变频器主要采用交-直-交方式,为了产生可变的♂电压和频率,该设备首先要把交流电源通过整流器转换成直流电源,再把直▲流电源变换为频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。 
                  变频器作用:节能↘和调速,实现自动控制程序①高精度控制。 
                  2.变频器节能技术原理分析及应用 
                  2.1风机改造的必要性 
                  在工业生产和产︽品加工制造业中,风机等设备应用范围▂广泛;其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%-25%,是一笔↑不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入,市场◣竞争的不断加剧;节能降「耗业已成为降低生产成本、提高产品竞争力的重要手段之一。 
                  变频调速技术,正是顺应了工业生产现代发展的要求,在我国多种行业的电机传动设备中得到实际应々用。卓越本期新书榜大神如云的调速性能、显著的节电效果,提高设备利用率,从而降低电机功耗达到系统←高效运行的节能降耗目的。 
                  2.2风机∑改造节能原理 
                  变频状态下,应用变频器改变风机电机输入▅电压频率,从而控制电ξ 机的转速。电机的转速可以用公式表示:n=60f(1-s)/p 
                  n为转速、f为频率、p为电机级数、s电机转差☆率 
                  风机的变速运动是利用改变风机转速来改变风机曲线这种变√化关系可以用一组公式来表达: 
                  Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)2 P1/P2=(n1/n2)3 
                  式中:Q1、H1、P1—风机在n1转速时的风╲量、风压、功率; 
                  Q2、H2、P2—风机在n2转速时相似工况下的风量、风压、功率。 
                  由上面的公式可㊣ 知,假如转速降低一半,即:n2/n1=1/2,则P2/P1=1/8,可见降低转速能大大降低轴功率达到节能◆的目的。当转速由n1降为n2时,风机的额定工作参数Q、H、P都降低了。也就是说当转速降低时,额定工作参〒数相应降低,但效率不会降⌒ 低。因此在满足操作要求的前提下,风机仍能在同样●甚至更高的效率下工作。降低了→转速,风量︼就不再用关小风门来控制,风门始终处于全开状态,避免了由于关小风门引起的风力损失增加,也就避免了总效率的下降,确保⌒了能源的充分利用。根据风机系统特性手里啊曲线如下图加以分析。 
                  由图可以ξ说明其节电原理:(H表示压力,Q表示流量) 
                  上图中,曲线(1)为风机在』恒定转速n1下的风压—风量(H-Q)特性,曲线(2)为管网风阻特性(风门全开)。 
                  假设风机工作在A点效率〓最高,此时风压为H2,风量为Q1,轴功率N1与Q1、H2的√乘积成正比,在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求,风量需要从Q1减至Q2,这※时用调节风门的方法相当于增加管网阻力,使管网阻力特性变到曲线(3),系ξ 统由原来的工况点A变︾到新的工况点B运行。从图中看◢出,风更新时间2011-10-25 14:20:02字数压反而增加,轴功率与面积BH10Q2成正比。显然,轴功率下降不大。如果采用变频器调速控★制方式,风机转速由n1降到n2,根据风机参数的比例定律,画出在转速n2风压-风量(H-Q)特性,如曲线(4)所示。可见在满足同样∏风量Q2的情况下,风压H3大幅度降低,功率N3随着显著减少,工厂通风设备,用面积CH30Q2表示。节省的功率△N=(H1-H3)×Q2,用面积BH1H3C表示。显然,节能的经济效果是十∞分明显的。 
                  3.节能实例分析 
                  某大型煤矿对其引风机进行了改造试验。改造前经过多Ψ 组测试,以进行比较。表1为75kW风机的具体参数:频率50HZ、电压380V、电流150A、功率75kW。该风机在频率为42HZ时就能满足井下抽◤风要求。 
                  。 
                  锋速达 专业提供工厂?车间降对于夸赞自然是不遗余力温设备通风工程风机:屋顶风机、顺向式屋顶风机、屋顶☉排风机、屋顶排热设备、屋顶负》压风机大型屋↓顶风机 
                  风机采用变频器调速实现风量控制,稳定性和可靠性高,调节特性Ψ 好;变频调速使电机运行明显改善,维Ψ护量明显减少,使系统更加方便操作,设备工作效率明显提高。更为重要〓是它的节能效果取得了可观的经济◤效益。变频调速技术作为高新技术、基础技术和节能技术,已经渗透到№经济领域所有技术部门中。我国以后在变频调速技术方面应↘积极做的工作是: 
                  (1)应用变频调速技术来改造传统的产业,节约能源及提高产品质量,获得较好的█经济效益和社会效益▓; 
                  (2)大力发展变频调速技术,必须把我国变频调速技术提高到ζ一个新水平,缩小与世界先进水平的差距,提高自主开发能力【,满足国民经济重点工程建设和市场的需求; 
                  (3)规范我国变频调速技术方面的标准,提高产品可靠性工艺水平,实现规「模化、标准化生产想不到问题出在哪里。

                 

                风机振动故障诊断及处理

                关键词:风机;故障诊断;振动 
                  1 风机故障机理研究 
                  风机的故障常从振动◇状况方面体现出来,根据振动信号进行监测与诊断是 目前风机设备维护管理的主要手ζ 段,经过多年的发展与完善,风机振动故障诊断已经形成了比↑较完备的理论与◣技术体系,地沟送风。近年来,随着非线性理论的发展,尤其是信号处理、知识工程和计算智能等理论技术与故障诊断的融合渗□ 透,使风机故障诊断的内容得到了进一步的丰富与充实。 
                  发生故障的风机设备〖在运行中一般处于非线性振动状态 ,应用非线性动力学理论,针对电机组轴系存在的关键振动问题,建立了转子非线性动力学模型,从理论、试验和ζ数值计算等方面,对各种故障因素影响下的动力学行为进行了综合分析,提出了对※轴系振动故障进行综合治理的方案。阐述了风机等旋转机●械常见故障,如不平衡、不对中、弯曲、裂纹、松动、碰摩、喘振、油膜涡动、油膜振荡、旋转失速等故障的产生机理,以表格的形式总结出了各种故障与振动特征、敏感参数和故障原因∑ 之间的对应关系,给出了相应的治理措∞施。 
                  总体来说,风机振对于李玉洁动故障产生于4个方面:电机、风机本身、基础和风管。其因果分析如图 1所示,其中由风机本身原¤因引起的故障占主导地位。 
                  2 风机故障的诊 断推理 
                  目前,故障诊∏断推理过程中采用的方法较多,按照它⊙们隶属的学科体系,可以将其分为 3类:基于控制模型故障诊断、基于模式识别故障诊断和基于人工智能故障诊断。 
                  (1)基于控制模型的故障诊』断 
                  对于动态系统,若通过理论或实验方法能够建立模型,则系统参数或状态的变化可以直接反映设备物理系统或物理过①程变化,为故障诊断提供依据。此方▆法涉及模型建立、参数估计、状态估计和观测器应用等技术,其中,参数与状态估计技术是关ㄨ键,需要系统的精确模响声减弱型,在实际生产环境中,对于复杂的设备而言,该方▓法不是经济可行的。 
                  (2)基于模式识别的故障诊断 
                  模式识别是对一系列过程或事件进行分类或描述,主要分为统计法和语言结构♀法两大类。设备的故障诊断可以视为模式识别过程:测量并记录设备的运行状态①参数,从中提取故障征兆参数,对于不同的故障状态,相应的征兆参数」形成不同的模式 ,将系统的状态模式与故障字典中的故障样本模式进行匹配,从而识别出※设备的故障。当系统的模型未知或者非常复≡杂时,该方法为解决故障诊断问题提供了一种简便有效的手段。 
                  (3)基于人工智能ぷ的故障诊断 
                  基于人㊣ 工智能故障诊断的研究主要分为两类:基于知识(符号推理)的故障诊断和基于神经网络(数值计算)的故障诊断。 
                  ①基于知识的故障诊断 
                  大致经历了两㊣个发展阶段 :基于浅知识(规则)的专家〗系统和基于深知识(模型知识)的专家系统。专家系统是一种人工智能软件系统,利用领域专家的经验知识,根据用户给出的关于问题的信息数据,按照一定的推理机制,从知△识库中选择对于问题的最合理的解释。基于知识味道的故障诊断专家系统有很多优点,例如:适合于模拟人的逻辑思维过程 ,解决需要进行逻辑推理的复杂诊断问题;知¤识可以用符号表示 ,在已知基本规则的情况下,无需大量的细节知识;便于与⌒ 传统的符号数据库接口等。虽然已经出现了许多成熟〓的商业软件,并且自己事业有成在工程实践中得到了应用,但仍存在一些问题 :知识获取中的“瓶颈”问⊙题难于解决;“知识窄台阶”问题;易产生“组合爆炸”、“无穷递归”问题 ;实时在线诊断 能差等。 
                  ② 基于神经网络的故障诊断 
                  神经网络是模拟生物神经系■统而建立起来的自适应非线性动力学系统,具有可学习性和并行计算能力,车间降温水帘,可以实现分【类、自组织、联想记忆和非线性优化等功能∩。神经网络用于故障诊断领域 ,可以解决趋势预测和诊断推理问题。目前,在故障诊断中应用较多ω的有多层感知器(MLP)网络、自适应共振理论(ART)、自组织特征映射(FM)和双向联想记(BAM)等 。为了提高神经网络的工〗作性能,人们对网∴络的结构类型、学习算法和样本处理等问题进行了研究:应用模块化神经网络解决大规模复杂问题;应用剪枝法优化网络连接方式;将遗传算法和混沌理论应★用于网络的学习训练中,解决局⊙部极小问题;为提高网□ 络的泛化能力、加快网络学习速度,在训练样本中加□入噪声,或者对样本数据进行优化处理。基于神经网络的智能故障诊断具有很多优点:知√识表达形式统一,知识库组织管理容易,通用性强,便于移植与扩展 ;知识获取→容易实现自动化(如自组织 自学习);可以实现并行联想和自〓适应推理,容错性强 ;能够表示事物之间的复杂关系(如模①糊关系);可以避免传统专家系统的“组合爆炸”和“无穷递归”问题;推理过程简单※,可以慢慢实现实时在线诊断。但是也存在着一些问题:训练样本获取困难;忽视了领≡域专家的经验知识;连接权重形式的女人知识表达方式难于理解等。 
                  3风机状态监测与故障诊断技术的发展趋势 
                  (1)整体系统,已从单纯监测分析诊断向主动控制的方向▅发展。整个系统向着可靠性、智能化、开放性以及◣与设备融合为一体的方ω 向发展,例如,利用可控电磁阻尼器和参数可控挤压油膜阻尼器来在线消■除机组失稳故障,采用在转子上安装平衡头的方法来解决机组不平衡故障,使用高精度的中心标高测试仪以及可控支座调节器来处理『不对中故障等。 
                  (2)采集器,向着高精度、高速度、高集成以及多通道方向发↓展,精度从 8位到 12位甚至 16位;采集速度从几赫发展到可达到几万赫;采集方式从等时采样到等角度同步整周期采样方〗向发展,这样可以提供包括相位在内的多种信息:采集的数据从只有稳态数据发展到包括瞬态数据在内的多种数据。 
                  (3)数据传输,从计算机的串行● 口和并行口通讯向着网络通讯(波特率可达 1O兆、100兆、甚至几█百兆)的方向发展】。 
                  (4)监测系统,向对用户更友好的』方向发展,显示直观化,操作方便化,采用计算机技术@的最新成果,使用多媒体技术,大屏幕立体动态图像显示。 
                  (5)诊断系统,向智能化▼诊断多种故障的方向发展,由在线采〒集、离线诊断向在线采集、实时诊断方向发展,提高诊断准确率。 
                  (6)数据存储,向大容量方向发◎展,存储方式向请求有点哭笑不得通用大型数据库方向发展。 
                  总的来说,在风机的在线检测和故障诊断方面,尽管国内己经取得 了一定的ξ 进步,但与国外先进水平相比还有很大的差距 ,系统所具备的功能不很完善,在形成专∮用的智能软件方面也还有一段距离。 

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